CN101370384A - 包含咖啡因家族化合物的植物生长刺激组合物 - Google Patents

包含咖啡因家族化合物的植物生长刺激组合物 Download PDF

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Abstract

本发明提供了咖啡碱家族成员作为植物繁殖生长刺激物的用途和在促进植物成熟中的用途。具体而言，本发明提供了咖啡碱家族成员在促进植物开花、赋色或结果中的用途。本发明还提供包含浓度为50－500ppm的咖啡碱家族成员的农用组合物，以及包含以下物质的农用组合物：(i)咖啡碱家族成员；和(ii)植物营养素或式(I)化合物，其中R1为C1－10烷基或C2－10烯基，M为n价阳离子。本发明还包括含有所述组合物的制剂及其使用方法。

Description

包含咖啡因家族化合物的植物生长刺激组合物
本发明涉及已知化合物的新用途，涉及含有该化合物的新型农用组合物，涉及制备该组合物的方法及其具体而言在处理植物方面的使用方法。
天然存在的化合物咖啡碱为人们所公知并具有多种用途。其为嘌呤生物碱。嘌呤为7H-咪唑并[4，5-d]嘧啶，咖啡碱家族为其任选被烷基取代的二酮衍生物。
在植物栽培中，已知咖啡碱可作为杀真菌剂使用。还知道其对于植物DNA修复速率有作用。在一个研究中(Biologia Plantarum，(1998)第40卷，第3期，第329-335页)，咖啡碱在所研究的系统中同样显示出对子叶生长、叶绿素生物合成和细胞伸长能够产生弱类细胞分裂素作用。
现已发现咖啡碱对植物生长可具有非细胞分裂素作用，并且咖啡碱及嘌呤生物碱家族的其他有关成员可作为植物生长刺激物使用。
本发明提供了咖啡碱家族成员作为植物繁殖生长刺激物在植物生长中的用途。
更具体地提供了咖啡碱家族成员在植物生长中促进植物成熟的用途。
更具体地提供了咖啡碱家族成员在植物生长中促进植物开花、促进植物赋色(colouration)和促进植物结果的用途。
本发明的咖啡碱家族成员的用途涉及将咖啡碱家族成员应用于栽培植物，优选应用于得到作物的植物(crop producing plant)。
业已发现，当按照本发明将咖啡碱家族成员作为植物繁殖刺激物用于处理植物时，可提高生长。具体而言，可达到更早成熟和更多成熟。在开花植物中，可促进开花，提早开花和/或观察到的花增加。在结果植物中，可使果实更快地发育。此外，在结果植物中，可发现在初期增加果实的含糖量，以及达到较高的果实含糖水平。还可增强植物赋色，尤其是当存在类胡罗卜素时，以此增强并加速赋色，具体为着红、黄和橙色。由于营养素较少流失到地下水中，不象使用螯合剂例如EDTA一样因其使用而供给(freed up)重金属，并且其还可和病虫害防治措施联合使用，因此咖啡碱家族成员也有利。
本文所用术语“咖啡碱家族”指嘌呤(7H-咪唑并[4，5-d]嘧啶)的任选被烷基取代的二酮衍生物。优选衍生物为嘌呤的2，6-二酮衍生物。嘌呤衍生物可不被取代或被单取代、二取代或三取代。烷基取代基优选在嘌呤碱分子的1、3或7位中的一处或多处。烷基取代基可为任何C1-4烷基，例如甲基、乙基或丙基，且优选甲基。
用于本发明的优选的咖啡碱家族成员包括咖啡碱(3，7-二氢-1，3，7-三甲基-1H-嘌呤-2，6-二酮)、黄嘌呤(3，7-二氢-1H-嘌呤-2，6-二酮)、可可碱(3，7-二氢-3，7-二甲基-1H-嘌呤-2，6-二酮)和茶碱(3，7-二氢-1，3-二甲基-1H-嘌呤-2，6-二酮)。最优选成员为咖啡碱。
按照本发明可使用咖啡碱家族的一员(one or member)。
当按照本发明使用时，可通过任何合适手段用任何合适的形式将咖啡碱家族成员施用于待处理的植物。可单用咖啡碱家族成员，或将其作为农用组合物的部分使用。
本发明进一步提供了用作植物繁殖生长刺激物的农用组合物，该组合物包含咖啡碱家族成员，其中所述咖啡碱家族成员以50-500ppm范围的浓度存在。
咖啡碱家族成员可例如以固态或液态形式施用。可使用咖啡碱家族成员能在其中被递送的固态或液态介质。咖啡碱家族成员可呈粉末制剂施用。可将咖啡碱家族成员结合到惰性物质或营养剂，以助于将其掺入到粉末制剂或干制剂中。对于粉末制剂，可存在粘合剂以促进所需的小剂量咖啡碱家族成员掺入到粉末制剂中。合适的粘合剂包括惰性粉末或营养粉，例如硫酸镁、硅土等等。优选呈液态形式施用咖啡碱，该咖啡碱溶解于或分散于液态介质中。可使用任何合适的液态介质，优选水。
咖啡碱家族成员可作为纯化合物或以植物提取物形式存在。合适的植物提取物为那些含高水平咖啡碱的提取物，包括茶和咖啡植物提取物。若需要，可使用植物提取物的可溶性制备物。咖啡碱家族成员可以其盐的形式存在，且优选水溶性盐。
当存在于农用组合物中时，咖啡碱家族成员可以适于达到所需结果的任何水平存在。咖啡碱家族成员以50-500ppm范围、更优选以100-300ppm范围和最优选大约150-250ppm、例如大约200ppm的浓度存在。
咖啡碱家族成员可作为单独的活性组分或与任何其他合适的活性组分结合用于处理植物。咖啡碱家族成员可在使用任何其他组分的同时或之前或之后来使用。咖啡碱家族成员可分开或与任何其他活性组分混合使用。咖啡碱家族成员可例如与常规农用组合物和制剂结合使用以提高其性能。除此之外，咖啡碱家族成员可与新型或已有的肥料、杀虫剂或生长刺激组合物或制剂一起使用。
业已发现，咖啡碱家族成员与一种或多种能够促进植物生长的其他作用剂结合使用是有利的。合适的其他作用剂包括某些植物健康或生长促进剂和/或植物营养素。
本发明进一步提供了咖啡碱家族成员作为植物繁殖生长刺激物与式(I)的水溶性盐结合在植物生长中的用途
其中R1为C1-10烷基或C2-10烯基，M为n价阳离子。
本发明进一步提供了一种农用组合物，所述组合物包含：(i)咖啡碱家族成员；和(ii)如上所述的式(I)化合物的水溶性盐。
本发明进一步提供了咖啡碱家族成员作为植物繁殖生长刺激物与植物营养素结合在植物生长中的用途。
本发明进一步提供了一种农用组合物，所述组合物包含：(i)咖啡碱家族成员和(ii)植物营养素，其中咖啡碱家族成员以50-500ppm范围的浓度存在。
植物健康生长需要多种营养。这些包括大量营养素、次级营养素和微量营养素。本发明组合物可包含每一类这些类型的植物营养素以中的一种或多种及其混合物。
用于本发明组合物的合适的大量营养素包括氮、磷、钾、碳和水。合适的次级营养素包括钙、镁、钠、氯离子和硫。合适的微量营养素包括铜、钴、铁、锰、硼、钼、锌、硅和镍。
若可能，优选植物营养素以水溶性盐的形式存在。合适的水溶性盐包括硝酸盐、硫酸盐和氯化物，且优选硝酸盐和氯化物。具体实例包括硝酸锌、硫酸铁、硫酸锌、硫酸镁、硫酸锰、硝酸铁或硝酸锰。
植物营养素盐将以适于植物营养素特点的量存在。单个的大量营养素可以5％-20％ w/w、优选7-15％ w/w和最优选9-15％ w/w的量存在于组合物中。单个的次级营养素可以5％-15％ w/w、优选5-10％ w/w和最优选7-9％ w/w的量存在于组合物中。单个的微量营养素可以0.001％-1％ w/w、优选0.005-0.9％ w/w和最优选0.005-0.6％ w/w的量存在于组合物中。
咖啡碱家族成员可以50-500ppm范围、优选100-300ppm范围和更优选大约150-250ppm、例如大约200ppm的浓度存在于组合物中。咖啡碱家族成员可以总组合物的0.005-0.050％ w/w范围、优选以0.01-0.03％ w/w范围和更优选约0.015-0.025％ w/w(例如大约0.020％ w/w)的浓度存在于组合物中。
若咖啡碱家族成员与式(I)的水溶性盐结合使用，则阳离子M可为金属阳离子，例如碱金属阳离子尤其是钾或钠(其中n为1)，或碱土金属例如镁(其中n为2)，前提条件为由此形成的盐为水溶性。因此，适宜地，M不为钙。所述盐可呈与水溶混的油形式(例如钾盐和钠盐)，或其可呈固态形式，例如镁盐。
烷基或烯基R1可为直链或支链的。然而，优选R1为直链烷基或烯基。
在一个特别的实施方案中，R1含有5个碳原子。R1优选选自戊基，使得式(I)化合物为二氢茉莉酮酸盐，或R1为戊-2-烯基，使得式(I)化合物为茉莉酮酸盐。
适宜地，式(I)化合物为二氢茉莉酮酸衍生物的水溶性盐。因此，特别优选的盐为二氢茉莉酮酸镁。该盐具有极好的操作性和流动性，使得其在农业化学制剂领域极为有用。
在本发明一个实施方案中，式(I)化合物中的M如上所述，前提条件为当R1为戊-2-烯基时，M不是钠或钾。
式(I)化合物的盐可以0.001％-1.000％ w/w的浓度范围、优选以0.003％-0.500％ w/w的浓度范围、更优选以0.003％-0.100％ w/w的浓度范围和最优选以0.005％-0.050％ w/w的浓度范围存在。
使用包括使式(II)化合物与式(III)化合物反应的方法可制备式(I)化合物，
Figure A200680048826D00091
其中R1如式(I)中所定义，R2选自氢或烃基，
Mn+(OR3)n      (III)
其中M和n如式(I)中所定义，R3为氢或C1-3烷基，例如甲基。适宜地，该反应在溶剂中进行，溶剂可为水或有机溶剂，例如链烷醇(特别是甲醇)或甲苯。
该反应可在温和的温度(例如0-50℃、方便地在室温)下进行，或其可在高温例如50℃-100℃并方便地在溶剂的回流温度下进行，这要视待制备的具体盐而定。
适宜地，所述产物在蒸发溶剂后以固体形式收集，或其可呈水性溶液形式而直接用于制剂中。
本文所用术语“烃基”指包含碳和氢的有机部分，例如烷基、烯基、炔基、芳基或芳烷基(例如苄基)。术语“烷基”指适宜地含有1-20个、优选1-10个碳原子的直链或支链。同样地，术语“烯基”和“炔基”指不饱和烃基，其适宜地含有2-20个、优选2-10个碳原子。术语“芳基”指芳族烃基，例如苯基和萘基，而术语“芳烷基”指被芳基取代的烷基，例如苄基。在一个特别的实施方案中，当R2为烃基时，其选自C1-10烷基，适宜地为C1-6烷基，例如甲基。
式(III)化合物为已知的化合物，例如氢氧化钾，其可直接使用。或者，可原位生成式(III)化合物。在M为镁盐的情况下和R3为C1-3烷基例如甲基的情况下，尤其适用这种情况。本申请人业已发现，制备该化合物的好方法是，在催化剂例如碘存在下使镁与C1-3链烷醇例如甲醇反应。适当地加热反应混合物以形成式(III)化合物，然后加入式(II)化合物在同样的链烷醇中的溶液并开始反应。
式(II)化合物或者为已知化合物，或者其可用常规方法制备。合适的反应条件对于熟练的化学技术人员显而易见，但可包括使式(II)化合物(其中R2为烃基)与碱例如氢氧化钠反应，然后与酸例如盐酸反应。
式(I)化合物可包括手性中心，本发明包括所有形式，包括旋光体和其各种比例的混合物，包括外消旋混合物。
咖啡碱家族成员优选以50-500ppm范围、更优选以100-300ppm范围和最优选大约150-250ppm(例如大约200ppm)的浓度存在于组合物中。咖啡碱家族成员优选以总组合物的0.005-0.050％ w/w范围、更优选以0.01-0.03％ w/w范围和最优选约0.015-0.025％ w/w(例如大约以0.020％ w/w)的浓度存在于组合物中。
所述组合物可以固态粉末施用。其可例如呈微粒或颗粒形式。或者，该组合物可以液态形式施用。
本发明组合物还可包含一种或多种农业上可接受的其他成分。这样成分的实例包括水、营养物质、植物健康或生长促进剂、植物油、代谢刺激剂、乳化剂、稠化剂、助悬剂、分散剂、载体或赋形剂、助溶剂、湿润剂、粘合剂和精油。
合适的营养物质包括上述植物营养素和另外的营养品和植物健康或生长促进剂(或刺激剂)，包括那些常规用于农作物营养的物质，例如海藻提取粉、腐殖酸和富啡酸粉、氨基酸粉和如上定义的式(I)的水溶性盐。
包含在本发明组合物中的合适的植物油包括低芥酸菜籽油(油菜油)、豆油、棉籽油、蓖麻油、亚麻籽油和棕榈油。
用于本发明组合物的合适的乳化剂包括任何已知的农业上可接受的乳化剂。具体而言，乳化剂可包括表面活性剂，例如：通常为烷基芳基磺酸盐、乙氧基化醇、聚烷氧基化丁基醚、烷基苯磺酸钙、聚亚烷基二醇醚和丁基聚氧化烯嵌段共聚物，它们为本领域所知。壬基酚乳化剂例如Triton N57TM为乳化剂的具体实例，其可用于本发明组合物中，还有聚氧乙烯山梨糖醇酯，例如聚氧乙烯山梨醇单月桂酸酯(ICI以“TweenTM”商品名出售)。在某些情况下，可优选天然有机乳化剂，尤其是对于有机农业应用。椰子油例如椰子二乙醇酰胺为这样的化合物的实例。也可使用棕榈油产品，例如硬脂酸十二烷基酯。
可存在于本发明组合物的稠化剂的实例包括胶，例如黄原胶或木素磺化盐复合物，其如本领域所知。
可包括于本发明组合物的合适的助悬剂包括亲水胶体(例如多糖、聚乙烯吡咯烷酮或羧甲基纤维素钠)和膨胀性粘土(例如膨润土或绿坡缕石)。
可包括于本发明组合物的合适的助溶剂，包括例如任何能提高咖啡碱家族成员在溶剂中的溶解性的物质。举例而言，碱金属的苯甲酸盐、肉桂酸盐、柠檬酸盐和水杨酸盐可增加咖啡碱在水中的溶解性。
用于本发明组合物的合适的湿润剂包括阳离子、阴离子、两性表面或非离子型表面活性剂，其如本领域所知。
对于粉末制剂，可存在粘合剂以促进所需的小剂量咖啡碱家族成员掺入到粉末制剂中。合适的粘合剂包括惰性或营养粉，例如硫酸镁、硅土等等。
本发明组合物可进一步包含一种或多种精油或其活性组分。所述组合物可适当地含有不超过5％ w/w的精油，更合适地不超过3％ w/w，优选不超过1.5％ w/w的精油。例如，所述组合物可含有不超过1％ w/w的精油。
本文所用表述“精油”指可自植物得到的天然芳香油。特别的精油包括万寿菊油，例如自万寿菊(Tagetes erecta)得到的油；和百里香油，例如自百里香(Thymus vulgaris)得到的油；冬青油、迷迭香油、大蒜油；来自藜属(Chenopodium)、古柯属(Erythroxylum)、丁香属(Eugenia)、白珠树属(Gaultheria)、肉豆蔻属(Myristica)、蒲桃属(Syzygium)、黄叶树属(Xanthophyllum)、樟属(Cinnamonium)、Gualtheria、棉属(Gossypium)和薄荷属(mentha)植物的油。然而，包含于本发明组合物中的精油可从宽范围的植物科中得到，包括那些列入以下表1中的科。该表也包括在这些科内发现的具体的种的实例。
表1
科
爵床科(Acanthaceae)
   鸭嘴花(拉丁名Adhatoda vasica，英文名malabar nut)
漆树科(Anacardiaceae)
   腰果(拉丁文Anacardium occidentale，英文名cashew nut)
番荔枝科(Annonaceae)
   牛心番荔枝(拉丁名Annona reticulata，英文名bullocks heart)
   番荔枝(拉丁名Annona squamosa，英文名custard apple)
   肉豆蔻(拉丁名Monodora myristica，英文名nutmeg)
伞形科(Apiacea或umbelliferae)
   莳萝(拉丁名Anethum graveolens，英文名dill)
   藏红茴香(拉丁名carum carvi，英文名caraway)
   具苞蔓芹(拉丁名Carum roxburghianum，英文名Bishops weed)
   茴芹(拉丁名Pimpinella anisum，英文名aniseed)
夹竹桃科(Apocynaceae)
   欧洲夹竹桃(拉丁名Nerium oleander，英文名oleander)
   天南星科(Araceae)
   菖蒲(拉丁名Acorus calamus，英文名flagroot)
菊科(Asteraceae)
   藿香蓟(拉丁名Ageratum conzyaides，英文名goatweed)
   艾蒿(拉丁名Artemesia vulgaris，英文名mugwort)
   艾纳香(拉丁名Bulmea balsamifera，英文名camphor)
   野菊花(拉丁名Chrysanthemum indicum，英文名manzanilla)
   广木香(Sausurea lappa)
   向日葵(拉丁名Helianthus annus，英文名sunflower)
十字花科(Brassicaceae)
   萝卜(拉丁名Raphanus sativus，英文名radish)
苏木科(Caesalpiniaceae)
   香格木(拉丁名Erythrophleum suaveolens，英文名ordeal tree)
山柑科(Cappardaceae)
   Bosica senegalensis
   Cleome monophylla
卫矛科(Celastraceae)
   苦皮藤(拉丁名Celastrus angulatus，英文名Chinesebittersweet)
藜科Chenopodiacea)
   土荆芥(拉丁名Chenopodium ambrosiodes，英文名Sweetpigweed)
藤黄科(Clusiaceae)
   海棠果(拉丁名Calophyllum inophyllgum，英文名luarelwood)
旋花科(Convulvulaceae)
   田旋花(拉丁名Convolvulus arvensis，英文名field bindweed)
葫芦科(Cucurbitaceae)
   苦瓜(拉丁名Momordica charantia，英文名Balsam pear)
龙脑香科(Dipterocarpaceae)
   娑罗双树(拉丁名Shorea robusta，英文名sal tree)
杜鹃花科(Ericaeae)
   鹿蹄草(拉丁名Gaultheria procumbens，英文名wintergreen)
大戟科(Euphorbiaceae)
   麻风树(拉丁名Jatropha curcus，英文名Physic nut)
豆科(Fabaceae)
   紫铆树(拉丁名Butea frondosa，英文名flame of the forest)
   墨西哥丁香(拉丁名Gliricidia sepium，英文名Madre de Cacao)
   补骨脂(Psoralea corylifolia)
   水黄皮(拉丁名Pongamia glabra，英文名karanja)
   胡芦巴(拉丁名Trigonella foenum，英文名fenugreek)
禾本科(Graminaceae)
   玫瑰草(拉丁名Cymbopgon martini，英文名gingergrass)
   稻(拉丁名Oryza sativa，英文名rice)
唇形科(Laminaeae)
   Bystropogon spp.
   左手香(拉丁名Coleus amboinicus，英文名oregano)
   穗序山香(拉丁名Hyptis spicigera，英文名black sesame)
   山香(Hyptis suaveolens)
   薰衣草(拉丁名Lavendula angustifolia，英文名lavender)
   田野薄荷(拉丁名Mentha arvensis，英文名cornmint)
   欧薄荷(拉丁名Mentha longifolia，英文名Horsemint)
   辣薄荷(拉丁名Mentha piperita，英文名peppermint)
   留兰香(拉丁名Mentha spicata，英文名spearmint)
   罗勒(拉丁名Ocimum basilicum，英文名sweet basil)
   樟脑罗勒(拉丁名Ocimum canum，英文名American basil)
   非洲罗勒(Ocimum kilimandscharicum)
   丁香罗勒(拉丁名Ocimum suave，英文名wild basil)
   牛至(拉丁名Origanum vulgare，英文名oregano)
   广藿香(拉丁名Pogostemon heyneanus)
   迷迭香(拉丁名Rosmarinus officinalis，英文名rosemary)
   药鼠尾草(拉丁名Salvia officinalis，英文名sage)
   百里香(拉丁名Thymus vulgaris，英文名garden thyme)
   溪岸四齿花(Tetradenia riparia)
樟科(Lauraceae)
   玉桂(拉丁名Cinnamomum aromaticum，英文名cassia)
   月桂(拉丁名Luaris nobilis，英文名sweet bay)
百合科(Liliaceae)
    葱属(Allium)
    大蒜(拉丁名Allium sativum，英文名garlic)
楝科(Meliaceae)
   印楝(拉丁名Azadirachta indica，英文名neem)
   楝树(拉丁名Melia azedarach，英文名Persian lilac)
防已科(Menisperaceae)
    南美防己(拉丁名Cissampelos owariensis，英文名Pareirabrava)
紫金牛科(Myrsinaceae)
   酸藤果(Embelia ribes)
桃金娘科(Myrtaceae)
   桉树(Eucalyptus spp.)
   柠檬桉(拉丁名Eucalyptus citriodara，英文名lemon-scentedgum)
   蓝桉(拉丁名Eucalyptus globus，英文名Blue gum tree)
   Eucalyptus terreticomis
   番石榴(拉丁名Psidium guajava，英文名guava)
   丁香(拉丁名Syzygium aromaticum，英文名clove)
肉豆蔻科(Myristicaceae)
   肉豆蔻(拉丁名Myristica fragrans，英文名mace)
胡椒科(Piperaceae)
   毕澄茄(拉丁名Piper cubeda，英文名java long pepper)
   黑胡椒(拉丁名Piper guineense，英文名Ashanti pepper)
   胡椒(拉丁名Piper nigrum，英文名black pepper)
毛莨科(Ranunculaceae)
   黑种草(拉丁名Nigella sativa，英文名black cumin)
芸香科(Rutaceae)
   木橘(拉丁名Aegle marmelos，英文名Bengal quince)
   来檬(拉丁名Citrus aurantifolia，英文名lime)
   柠檬(拉丁名Citrus limon，英文名lemon)
   葡萄柚(拉丁名Citrus paradisi，英文名grapefruit)
   甜橙(拉丁名Citrus sinensis，英文名sweet orange)
   象果(拉丁名Limonia acidissima，英文名roem)
   花椒(拉丁名Zanthoxylum alatum，英文名prickly ash)
苦木科(Simarubaceae)
   苦木树Quassia Africana
茄科(Solanaceae)
   辣椒(拉丁名Capsicum annum，英文名bell pepper)
   小米椒(拉丁名Capsicum frutescens，英文名Tabasco)
   番茄(拉丁名Lycopersicon esculentum，英文名tomato)
   烟草(拉丁名Nicotiana tabacum，英文名tobacco)
   催眠睡茄(拉丁名Withania somnifera，英文名winter cherry)
马鞭草科(Vebenaceae)
   长管大青(Clerodendron siphonanthus)
   马樱丹(拉丁名Lanatana camara Lantana camara，英文名yellow sage)
   霍香花(拉丁名Lippia geminata，英文名wild sage)
   黄荆(拉丁名Vitex negundo，英文名begunnia)
姜科(Zingiberaceae)
   摩洛哥豆蔻(拉丁名Afromomum melagueta，英文名grains ofpleasure)
   红豆蔻(拉丁名Alpinia galanga，英文名greater galangal)
   姜黄(拉丁名Curcuma longa，英文名tumeric)
   姜(拉丁名Zingiber officinale，英文名ginger)
术语“其活性成分”指精油内可在植物中引发想要的活性的化学物。这样的活性包括代谢刺激作用、抗微生物作用、杀昆虫或节肢动物作用或排斥作用、抗病毒作用和病毒修复作用。这些油可单独存在，或可包括不同的油的组合。
可将咖啡碱家族成员和本发明的农用组合物以任何常规方式(例如通过土壤或叶面施肥)供给植物，具体而言为农作物。若需要可将它们施用到根系、茎、种子、谷粒、块茎、花、果实等等。施用手段实例包括喷洒，例如借助静电喷雾器或其他常规喷雾器，或滴灌法或灌溉施肥系统，其包括直接施用到土壤。
可使咖啡碱家族成员和本发明的组合物适于施用手段，例如制备为与所需施用手段匹配的形式。其可采用液态或固态浓缩物的形式，其需要在施用前稀释。可使其形成例如水分散粒剂、慢释或快释粒剂、可溶性浓缩物、可与油混溶的液体、超低体积液剂、可乳化浓缩物、可分散浓缩物、水包油和油包水乳剂、微乳剂、悬浮剂浓缩物、气雾剂、胶囊悬浮粒剂和种子处理剂。可用合适的抛射剂(例如正丁烷)制备组合物的气雾剂形式。在任何情况下所选剂型取决于设想的具体目的和组合物的物理、化学和生物学特性。
可用任何常规技术和方法制备咖啡碱家族成员和本发明的组合物。例如，可通过该组合物单独或与一种或多种粉末固态稀释剂或载体成粒来形成颗粒剂。通过使咖啡碱家族成员或本发明组合物在水或有机溶剂(例如酮、醇或二醇醚)中混合可制备可分散浓缩物。通过使所述组合物任选与一种或多种分散剂在合适的介质中混合以产生混悬液可制备悬浮浓缩物。混悬液中可包括一种或多种湿润剂，可包括助悬剂以降低沉降速率。
本发明的又一方面提供了供给植物或植物周围的制剂，该制剂包含本发明组合物和所述组合物可分散或溶解于其中的介质。
合适的介质视制剂特点可为固态或液态，包括用于组合物的任何已知的分散剂或溶剂，例如水或与水混溶的液体，例如正丙醇。优选介质可提供可用于常压手动操作的喷雾泵的制剂。所述介质优选为溶剂，最优选为水。
固态介质或稀释剂可包括天然粘土、高岭土、叶蜡石、膨润土、氧化铝、蒙脱石、硅藻土(kieselguhr)、白垩、硅藻土(diatomaceousearths)、磷酸钙、浮石、绿坡缕石、漂白土、碎玉米穗轴、沙子、硅酸盐、碳酸钠、碳酸钙或碳酸镁、碳酸氢钠、硫酸镁、石灰、面粉、滑石、多糖和其它有机和无机载体。
液态介质或稀释剂可包括水或无机溶剂，例如酮、醇或二醇醚。这些溶液可含有表面活性剂(例如为了改进水的稀释性或防止在喷雾罐中结晶)。
使用的分散剂或溶剂(例如水)的量将取决于施用制剂的具体方式以及施用在何处。一般而言，本发明制剂可含有10-20％ v/v的本发明组合物，其余的为分散剂或溶剂，例如水。
通过使咖啡碱家族成员与目前可得到的农用组合物(例如与现有肥料)混合可制备本发明制剂。尽管用于达到所需效果需要的咖啡碱家族成员的量非常低(例如大约200ppm)，但将咖啡碱家族成员掺入到已知液态肥料产品中仍有困难。业已发现，在肥料产品制备好后，将咖啡碱加入到具有大量植物营养素(即元素分析含量高的那些)的液体肥料中尤其是个问题。这可能是由于产品被元素盐饱和了，几乎没有留下使咖啡碱掺入到该溶液中的溶解空间。现在已发现克服这些困难并使得可成功地制备高营养含量的含咖啡碱的液态组合物的方法。
本发明进一步提供了用于制备包含咖啡碱家族成员、一种或多种植物营养素和溶剂的液态农用制剂的方法，该方法包括在加入一种或多种植物营养素之前使咖啡碱家族成员和溶剂混合。
本发明适用于栽培植物，尤其是得到作物的植物。业已发现尤其可用于处理温室作物、蔬菜和果类作物，例如西红柿、草莓和辣椒。
在任何特定情况中施用的组合物或制剂的量将取决于多种因素，例如作物性质。通常若组合物或制剂呈溶液剂形式，则施用的溶液剂的量足以提供喷雾溶液浓度至2ml/lt到20ml/lt之间的径流量。在一个特别的实施方案中，本发明提供本发明组合物或制剂作为肥料以每公顷1-30升的比率供给作物的用途，优选每公顷1-10升。
可单用组合物和制剂(在这种情况下，其可适用于有机生长物)，或与其他农用化学品例如杀真菌剂、杀虫剂或杀螨剂联合使用。
本发明的另一方面提供了一种刺激植物繁殖生长的方法，该方法包括将咖啡碱家族成员施用于植物或植物周围。
本发明的另一方面提供了一种促进植物成熟的方法，该方法包括将咖啡碱家族成员施用于植物或植物周围。
本发明的另一方面提供了一种增加植物开花或加速植物开始开花的方法，该方法包括将咖啡碱家族成员施用于植物或植物周围。
本发明的另一方面提供了一种促进植物赋色或加速植物开始赋色的方法，该方法包括将咖啡碱家族成员施用于植物或植物周围。
本发明的另一方面提供了一种促进植物结果或加速植物开始结果的方法，该方法包括将咖啡碱家族成员施用于植物或植物周围。
对于本发明上述所有方法，除了施用咖啡碱家族成员外，所述方法还可包括同时或以任何顺序序贯给植物或植物周围施用植物营养素或式(I)化合物
Figure A200680048826D00211
其中R1为C1-10烷基或C2-10烯基，M为n价阳离子。
本发明的另一方面提供了本发明的组合物或制剂作为供给作物的肥料的用途。
本发明现在将通过以下实施例来具体阐述。
实施例1
通过混合以下成分来制备本发明的农用制剂。
原料                    ％ w/w
水                      37.910
咖啡碱                  0.020
钼酸钠                  0.015
硼酸                    0.600
磷酸                    33.500
柠檬酸                  5.000
硫酸铜                  0.450
硫酸锰                  1.000
硫酸镁                  6.300
硫酸铁                  1.500
硫酸锌                  1.450
硫酸钴                  0.050
硫酸镍                  0.005
尿素                    11.200
糖蜜                    1.000
在实施例1的制剂中，将咖啡碱和大量营养素和微量营养素加入到适于叶面喷雾施用的液态制剂中。大量营养素氮来自尿素，大量营养素磷来自磷酸。
实施例2
通过混合以下成分来制备本发明的农用制剂。
原料                           ％ w/w
水                             36.650
咖啡碱99％                     0.020
硝酸钙                         37.500
硼(来自硼砂)                   0.830
尿素                           22.000
柠檬酸                         1.000
糖蜜                           2.000
在实施例2的制剂中，加入了咖啡碱和大量营养素氮和相当高剂量的次级营养素钙。
实施例3
通过混合以下成分来制备本发明的农用制剂。
原料                           ％ w/w
水                             53.280
咖啡碱99％                     0.020
柠檬酸                         2.000
硝酸钾                         11.000
氯化钾                         3.400
尿素                           29.800
糖蜜                           0.500
在实施例3的制剂中，加入了咖啡碱和大量营养素氮和钾。
实施例4
通过混合以下成分来制备本发明的农用制剂。
 
原料 级别/元素含量 单位 量/1000Kg
无水硫酸亚铁 30％铁 Kg 510.000
无水硫酸镁 13.2％镁 Kg 396.300
苯甲酸 Kg 3.000
防结块剂 Kg 1.000
木质素磺酸钙 Kg 74.300
柠檬酸 Kg 10.000
咖啡碱 99％ Kg 0.200
二氢茉莉酮酸镁盐 特制 Kg 0.200
L-精氨酸 99％ Kg 5.000
分析(最低保证)：铁15％
实施例5
通过混合以下组分制备本发明农用制剂。
 
原料 级别/元素含量 单位 量/1000Kg
无水硫酸亚铁 30％铁 Kg 170.000
无水硫酸锌 36％锌 Kg 170.000
硫酸锰 31％锰 Kg 135.000
无水硫酸镁 13.2％镁 Kg 235.000
硼砂 20.5％硼 Kg 150.000
无水硫酸铜 24.5％铜 Kg 45.000
钼酸钠 38.9％钼 Kg 1.300
苯甲酸 Kg 3.000
抗结块剂 Kg 1.000
木质素磺酸钙 Kg 74.300
柠檬酸 Kg 10.000
咖啡碱 99％ Kg 0.200
二氢茉莉酮酸镁盐 特制 Kg 0.200
L-精氨酸 99％ Kg 5.000
分析(最低保证)：铁 5％、锰 4％、镁 3％、铜 1％、硼 3％，钼 0.05％、锌 6％
实施例6
通过混合以下成分来制备本发明的农用制剂。
 
原料 级别/元素含量 单位 量/1000Kg
硫酸锰 31％锰 Kg 458.000
硫酸锌(无水) 36％锌 Kg 450.000
防结块剂 Kg 1.000
木质素磺酸钙 Kg 72.600
柠檬酸 Kg 10.000
苯甲酸 Kg 3.000
咖啡碱 99％ Kg 0.200
二氢茉莉酮酸镁盐 特制 Kg 0.200
L-精氨酸 99％ Kg 5.000
分析(最低保证)：Zn 16％，Mn 14％ w/w
本发明对植物健康和产量的影响如下评估。
检查试验(Test Trial)1
对糖甜菜进行研究
方法：
建立试验以评估施用基于本发明的制剂对糖甜菜生长的差别(若有差别的话)。
使用两种制剂：制剂1(本发明)和未掺入咖啡碱的相同的制剂(对照)。制剂如下所示：
制剂1(本发明)
每1000kg批次的量
水                  自来水              251.80kg
咖啡碱              99％                0.200
单乙醇胺            90％溶液            225.000
硼酸                17.4％B             523.000
对照
每1000kg批次的量
水                  自来水              252.00kg
单乙醇胺            90％溶液            225.000
硼酸                17.4％B             523.000
将制剂施用到位于试验样地(11.1m2样地x 4)的糖甜菜植物。测试的植物品种为Nozomi。在4月份移栽植物，7月和8月喷雾，10月收获。
结果：
                    本发明              对照
总产量/公顷          63.1                63.4
根的糖含量％         15.95               15.79
经过校正的糖含量     14.11               13.93
(Correct sugar)％
总糖产量吨/公顷(ha)  10.07               8.84
K meq/100g           3.25                3.40
Na meq/100g          0.77                0.68
氨基N meq/100g       1.84                1.79
杂质                 3.99                4.04
结论：
发现施用了本发明制剂的植物的根中糖含量增加。
检查试验2
对洋葱进行研究
方法：
建立试验以评估施用基于本发明的制剂对洋葱生长的差别(若有差别的话)。
使用两种制剂：制剂1(本发明)和未掺入咖啡碱的相同的制剂(对照)。制剂如下所示：
制剂1
材料                ％ w/w
水                  24.903
单乙醇胺(MEA)       22.500
硼酸                52.300
钼酸钠              00.297
制剂2
材料                ％ w/w
水                  24.883
咖啡碱              00.020
单乙醇胺(MEA)       22.500
硼酸                52.300
钼酸钠              00.297
将制剂施用到位于沙特阿拉伯的试验样地的洋葱植物。选择一块具有中心支轴喷灌(central pivot field)的样地并等分为两半。一半用作对照，另一半在收获前3周用4升本发明制剂处理。
结果：
测定了来自每块样地的洋葱作物的产量。
对照：5803袋*11kg/袋/公顷＝63.83吨/公顷
处理：6885袋*11kg/袋/公顷＝75.73吨/公顷
在对照和处理样地之间的产量差别为增加了
75.73-63.83＝11.9/63.83*100％＝18.6％。
结论：
发现施用了本发明制剂的植物的作物产量增加。
检查试验3
赋色研究
方法：
建立试验以评估当与标准肥料产品比较时施用基于本发明的制剂对农作物成熟的差别(若有差别的话)。
使用两种制剂：制剂1(对照)和含有咖啡碱的相同的制剂(本发明)。
制剂如下所示：
制剂1
材料                ％ w/w
水                  24.903
单乙醇胺(MEA)       22.500
硼酸                52.300
钼酸钠              00.297
制剂2
材料                ％ w/w
水                  24.883
咖啡碱              00.020
单乙醇胺(MEA)       22.500
硼酸                52.300
钼酸钠              00.297
试验A—甜椒，约旦河谷
每次处理都以叶面喷雾(喷雾径流量为3ml/L喷雾液)施用到一排受保护的甜椒(在隧道型温室(poly-tunnel)中)。在施用前和2天后再次用肉眼评分评估农作物的颜色。
结果：
表1：处理后的颜色变化
0＝100％绿；5＝50％黄；10＝100％黄
讨论
两次处理对甜椒颜色的影响有显著差别。处理2显示出显著高一些的赋色评分，表明掺入200ppm咖啡碱显著提高甜椒颜色的成熟度。
试验B—西红柿，约旦河谷
每次处理都以叶面喷雾(喷雾径流量为3ml/L喷雾液)施用到5株成熟的西红柿植株上。在施用前和2天后再次用肉眼评分评估果实的颜色。
结果：
表1：处理后的颜色变化
Figure A200680048826D00281
*0＝100％绿；5＝50％红；10＝100％红
讨论
两次处理对西红柿赋色的影响有显著差别。处理2显示出显著高一些的赋色评分，表明掺入咖啡碱(200ppm)显著提高西红柿颜色的成熟度。

Claims (20)

1.咖啡碱家族成员作为植物繁殖生长刺激物在植物生长中的用途。
2.咖啡碱家族成员在植物生长中促进植物成熟的用途。
3.咖啡碱家族成员在植物生长中促进植物开花、赋色或结果的用途。
4.权利要求1-3中任一项的用途，其中咖啡碱家族成员与式(I)化合物结合，
Figure A200680048826C00021
其中R1为C1-10烷基或C2-10烯基，M为n价阳离子。
5.一种用作植物繁殖生长刺激物的农用组合物，所述组合物包含咖啡碱家族成员，其中所述咖啡碱家族成员以50-500ppm范围的浓度存在。
6.一种包含咖啡碱家族成员和植物健康或生长促进剂的农用组合物，所述植物健康或生长促进剂为式(I)的水溶性盐
Figure A200680048826C00022
其中R1为C1-10烷基或C2-10烯基，M为n价阳离子。
7.权利要求6的农用组合物，其中所述咖啡碱家族成员以50-500ppm范围的浓度存在。
8.一种农用组合物，所述组合物包含：(i)咖啡碱家族成员；和(ii)植物营养素，其中所述咖啡碱家族成员以50-500ppm范围的浓度存在。
9.权利要求8的组合物，其中所述植物营养素为一种或多种选自氮、磷、钾、碳和水的大量营养素；一种或多种选自钙、镁、钠、氯离子和硫的次级营养素；或一种或多种选自铜、钴、铁、锰、硼、钼、锌、硅和镍的微量营养素。
10.权利要求1-4中任一项的用途或权利要求5-9中任一项的农用组合物，其中所述咖啡碱家族成员为嘌呤的未取代、单取代、双取代或三取代的2，6-二酮衍生物。
11.权利要求1-4中任一项的用途或权利要求5-9中任一项的农用组合物，其中所述咖啡碱家族成员为咖啡碱(3，7-二氢-1，3，7-三甲基-1H-嘌呤-2，6-二酮)、黄嘌呤(3，7-二氢-1H-嘌呤-2，6-二酮)、可可碱(3，7-二氢-3，7-二甲基-1H-嘌呤-2，6-二酮)或茶碱(3，7-二氢-1，3-二甲基-1H-嘌呤-2，6-二酮)。
12.一种用于供给植物或植物周围的制剂，所述制剂包含权利要求4-9中任一项的组合物和所述组合物可分散或溶解于其中的介质。
13.一种用于制备包含咖啡碱家族成员、一种或多种植物营养素和溶剂的液态农用制剂的方法，所述方法包括在加入所述一种或多种植物营养素之前使所述咖啡碱家族成员和溶剂混合。
14.一种用于刺激植物繁殖生长的方法，所述方法包括将咖啡碱家族成员施用于植物或植物周围。
15.一种用于促进植物成熟的方法，所述方法包括将咖啡碱家族成员施用于植物或植物周围。
16.一种用于增加植物开花或加速植物开始开花的方法，所述方法包括将咖啡碱家族成员施用于植物或植物周围。
17.一种用于促进植物赋色或加速植物开始赋色的方法，所述方法包括将咖啡碱家族成员施用于植物或植物周围。
18.一种用于促进植物结果或加速植物开始结果的方法，所述方法包括将咖啡碱家族成员施用于植物或植物周围。
19.权利要求13-18中任一项的方法，其中除了施用所述咖啡碱家族成员外，所述方法还可包括同时或以任何顺序序贯给植物或植物周围施用植物营养素或式(I)化合物
Figure A200680048826C00041
其中R1为C1-10烷基或C2-10烯基，M为n价阳离子。
20.权利要求5-9中任一项组合物或权利要求12的制剂作为供给作物的肥料的用途。
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